Neuigkeiten aus der Medizin

Epigenetik oder wie unser Leben unsere Gesundheit prägt 

Dass Gene uns und unser Leben prägen, wissen wir. Dass das auch umgekehrt so ist und wir über unseren Lebensstil auch unsere Gene prägen, wissen bislang die Wenigsten. Denn neue Forschungen zeigen: Die Zellen des Körpers erinnern sich an Umwelteinflüsse und Lebensstil. Selbst Erfahrungen der Eltern und Großeltern sind molekularbiologisch gespeichert ebenso wie Erlebnisse aus der Zeit vor und nach der Geburt. Dr. Peter Spork *), Wissenschaftsjournalist, hat sich intensiv mit diesen Erkenntnissen der Epigenetik befasst und für ein breiteres Publikum aufbereitet.

Die Epigenetik (Nebengenetik oder Zusatzgenetik) ist ein vergleichsweise junges Fachgebiet der Biologie, das sich damit befasst, welche Faktoren aus der Umgebung der Gene die Aktivität von Genen und die Entwicklung von Zellen beeinflussen. Kurz und mit den Worten von Dr. Spork gesagt: „Gesundheit ist kein Zufall.“

In dieser Reihe stellen wir Ihnen ausgewählte Fachbeiträge zu spannenden Themen im Bereich der Epigenetik vor, die uns konkret angehen.

 

*) Quelle: Peter Spork, Gesundheit ist kein Zufall, Deutsche Verlags-Anstalt, 4. Auflage 2017

 

Der Stoffwechsel von Menschen ist individuell. Die einen haben deshalb ein sehr viel höheres Risiko, übergewichtig zu werden als die anderen. Ganz neu ist jetzt, dass dafür auch die Umgebungstemperatur aus der Zeit der eigenen Zeugung mitverantwortlich sein kann. Forscher um den Chemiker Christian Wolfrum von der ETH Zürich fanden heraus, dass Schweizer, die in den Monaten Juli bis November geboren sind, überdurchschnittlich schlank sind. Ursache ist vermutlich, dass diese Menschen besonders viel aktives braunes Fettgewebe besitzen (siehe auch Newsletter Epigenetik 04/2011: Schlank machende Mikro-RNA ).

Schlank haltendes Fettgewebe

Nach Experimenten mit Mäusen handelt es sich hier um eine epigenetisch gesteuerte Anpassung an die Umweltbedingungen zum Zeitpunkt der rund neun Monate zurückliegenden Empfängnis. Die Betroffenen wurden nämlich in den Wintermonaten gezeugt. Das macht es wahrscheinlicher, dass ihre Eltern in den Tagen oder Wochen rings um die Befruchtung besonders niedrigen Temperaturen ausgesetzt waren. Und zum Schutz gegen eben solche niedrigen Temperaturen hat die Natur das nebenbei auch schlank haltende braune Fettgewebe erfunden.

Kälte beeinflusst epigenetische Strukturen 

Bei den Mäusen bestätigte sich zunächst der beim Menschen beobachtete Temperatur-​Effekt. Die Nachkommen der kühl gehaltenen Mäuseväter schienen trotz einer besonders kalorienreichen Ernährung weitgehend immun zu sein gegen Übergewicht und Stoffwechselkrankheiten. Zudem zeigte sich, dass es ausschließlich die Väter sind, die die Informationen über die Außentemperatur vererben. Nun analysierten Wolfrum und Kolleg*innen die Epigenetik der Spermien. Und tatsächlich war in den Spermien jener Tiere, die aus der Kälte kamen, das Epigenom – also die Gesamtheit der epigenetischen Strukturen – systematisch verändert. So beeinflussen die männlichen Keimzellen offenbar die Genregulation der später heranwachsenden Embryonen. Und das führt zur Bildung von aktivem braunem Fettgewebe sehr viel später im Leben.

Einfluss von Regen- und Trockenzeit

In dieses Bild – dass die Jahreszeit rings um unsere Zeugung Einfluss auf unseren Stoffwechsel hat – passt auch die Auswertung öffentlich zugänglicher Daten zur Epigenetik menschlicher Zellen des Londoner Genetikers Noah Kessler. Mit Kollegen fahndete er nach besonders wandelbaren Stellen im Epigenom sehr früher Embryonen. Dann verglich das Team diese Daten mit Resultaten eines Stammes aus Gambia, dessen Nahrungsangebot stark davon abhängt, ob gerade Regen- oder Trockenzeit ist. Und tatsächlich waren es genau jene Stellen, an denen offenbar die allerersten Umwelteinflüsse eines neuen Lebens ihre Spuren hinterlassen, an denen sich die zu verschiedenen Jahreszeiten gezeugten Gambier am deutlichsten unterschieden.

Peter Spork

 

Quellen und Links:

Wenfei Sun et al.: Cold-induced epigenetic programming of the sperm enhances brown adipose tissue activity in the offspring. Nature Medicine 24, 09/2018, S. 1372-1383.

Noah J. Kessler et al.: Establishment of environmentally sensitive DNA methylation states in the very early human embryo. Science Advances 4, 11.07.2018, doi: 10.1126/sciadv.aat2624.

 

Dieser Beitrag wurde erstmals am 8.11.2018 auf www.newsletter-epigenetik.de veröffentlicht.

 

Ein neuer epigenetischer Test kann das biologische Alter von Menschen erstaunlich genau bestimmen. Seit 2011 wird dieser Test von Forschern stetig verfeinert.  Eine wichtige Rolle spielt dabei ein Algorithmus, der als „Horvath’s Uhr“ bekannt wurde.

 

Steve Hor­vath hat die Zei­ger der Le­bens­uhr ge­fun­den

Vie­les spricht dafür, dass Steve Hor­vath tat­säch­lich so etwas wie die Zei­ger der Le­bens­uhr ge­fun­den hat. Nicht we­ni­ge Ex­per­ten gehen sogar davon aus, dass die sys­te­ma­ti­schen epi­ge­ne­ti­schen Wand­lun­gen sehr viel mehr als eine pas­si­ve Folge des Al­terns sind, wie Skep­ti­ker noch immer ver­mu­ten. Epi­ge­ne­ti­sche Ver­än­de­run­gen schei­nen das Al­tern auch ein Stück weit zu steu­ern. Das hieße, es gebe nicht nur eine Kor­re­la­ti­on zwi­schen Alter und Epi­ge­nom – was längst un­be­strit­ten ist und für die Mes­sung des bio­lo­gi­schen Altes ge­nü­gen würde, son­dern auch einen kau­sa­len Zu­sam­men­hang. Ob das stimmt, und ob man damit wo­mög­lich Zu­griff auf einen po­ten­zi­el­len Jung­brun­nen er­hält, ist eine der span­nends­ten Fra­gen für die Zu­kunft der Al­terns­for­schung.

Schon heute ist klar, dass alle For­scher*innen, die sich mit der bio­lo­gi­schen Ent­wick­lung, mit der Aus­dif­fe­ren­zie­rung oder Zu­rück­pro­gram­mie­rung von Ge­we­ben und Zel­len, aber auch mit deren Ent­ar­tung zu Krebs be­schäf­ti­gen, die epi­ge­ne­ti­sche Uhr mit Freu­den ein­set­zen wer­den. Man weiß in­zwi­schen zum Bei­spiel, dass Krebs­zel­len bio­lo­gisch um Jahre bis Jahr­zehn­te ge­al­tert sind. Ge­län­ge es, sie zu ver­jün­gen, wür­den sie viel­leicht auch wie­der an­greif­ba­rer.

Die gra­vie­rends­ten Fol­gen für uns per­sön­lich, dürf­te die neue Me­tho­de aber tat­säch­lich in dem Mo­ment haben, wenn wir sie auf uns selbst an­wen­den. Sie ver­rät uns etwas, was wir viel­leicht gar nicht so genau wis­sen wol­len. Wie alt sind wir wirk­lich? Wie lange haben wir noch zu leben? Sind wir ge­sund? Leben wir über­haupt auf die rich­ti­ge Weise – was auch immer das sein mag?

Selbst­ver­ständ­lich darf nie­mand zu der Ana­ly­se ge­zwun­gen wer­den. Wer den Test macht, er­fährt oh­ne­hin wenig kon­kre­tes. Aber das Re­sul­tat rührt an etwas ganz Grund­sätz­li­chem: Das bio­lo­gi­sche Alter gibt uns Hin­wei­se dar­auf, ob das Leben auf einem eher guten oder auf einem we­ni­ger guten Gleis ver­läuft. Diese Kennt­nis kann uns hel­fen, uns in eine po­si­ti­ve Rich­tung zu ver­än­dern, Wei­chen um­zu­stel­len. Oder sie kann uns be­stä­ti­gen, wei­ter­hin einen ge­sun­den Le­bens­stil zu füh­ren. Sie könn­te uns aber auch mo­ti­vie­ren, un­ge­sun­de Ge­wohn­hei­ten ab­zu­stel­len, etwa mit dem Rau­chen auf­zu­hö­ren, Hilfe im Kampf gegen star­kes Über­ge­wicht zu su­chen oder sich bei­spiels­wei­se beim Al­ko­hol­kon­sum zu mä­ßi­gen. 

 

Und wie alt bin ich nun?

An die­sem Punkt komme ich nun end­lich zu mei­nem ei­ge­nen Test zu­rück. Um ehr­lich zu sein: Meine Sorge, ich könne deut­lich älter sein als ge­dacht, war an­fangs ge­ring. Ich rau­che schon seit Ewig­kei­ten nicht mehr, trei­be sehr viel Sport, schla­fe meist aus­rei­chend und er­hol­sam, bin nor­mal­ge­wich­tig, und meine Fa­mi­lie und ich ko­chen ab­wechs­lungs­reich mit fri­schen, noch nicht wei­ter­ver­ar­bei­te­ten Le­bens­mit­teln. All das sind wich­ti­ge, das Al­tern brem­sen­de Le­bens­stil­fak­to­ren. So viel ist längst be­kannt.

Aber es gibt na­tür­lich auch noch eine Menge an­de­rer Fak­to­ren: Der streng erb­li­che Text der Gene spielt im Al­te­rungs­pro­zess zu etwa zwan­zig Pro­zent eine Rolle, der Zu­fall mischt eben­falls mit. Nicht zu ver­ges­sen sind auch Ein­flüs­se wie Dau­er­stress und Krank­hei­ten sowie die Prä­gung im Mut­ter­leib und in der frü­hen Kind­heit, viel­leicht sogar epi­ge­ne­tisch ver­erb­te An­pas­sun­gen der Vor­fah­ren. Es gibt wohl kaum ein kom­ple­xe­res Merk­mal als die Le­bens­er­war­tung.

Ent­spre­chend hart würde mich ein ne­ga­ti­ves Re­sul­tat tref­fen. Ich mache doch schon so viel rich­tig? Wieso spielt mir das Schick­sal die­sen Streich? Zum Glück weiß ich auch, dass Ge­sund­heit ein Pro­zess ist, den ich je­der­zeit be­ein­flus­sen kann – auch noch nach einem un­er­freu­li­chen Test­ergeb­nis. (Im­mer­hin habe ich dar­über ein gan­zes Buch ge­schrie­ben: Ge­sund­heit ist kein Zu­fall.) Also ent­schied ich mich für den Test. Ein ne­ga­ti­ves Re­sul­tat würde mich mo­ti­vie­ren, mehr zu tun. Davon schien ich über­zeugt. Aber ganz si­cher war ich mir an die­sem Punkt na­tür­lich nicht.

Umso bes­ser, dass es nicht so weit kam. Als ich den Er­geb­nis­be­richt erhalte, sind Freu­de und Er­leich­te­rung groß. Ich habe den fünf­zigs­ten Ge­burts­tag viel zu früh ge­fei­ert, denn bio­lo­gisch be­trach­tet, war ich da­mals erst 45. Im Er­geb­nis­be­richt steht: „Ihr  Ge­ne­tic Age lau­tet 49 Jahre – minus 5 Jahre Un­ter­schied ge­gen­über Ihrem ka­len­da­ri­schen Alter von 54 Jah­ren.“ Ich al­te­re rund zehn Pro­zent lang­sa­mer als der im glei­chen Jahr ge­bo­re­ne Durch­schnitts­deut­sche. Mache ich so wei­ter, spricht ei­ni­ges dafür, dass ich auch zehn Pro­zent älter werde.

Sehr wahr­schein­lich läuft in mei­nem Leben also vie­les rich­tig. Was für eine gute Nach­richt! Sie un­ter­stützt mich un­ge­mein, in Sa­chen Ge­sund­heit dran­zu­blei­ben – ein­fach wei­ter zu ma­chen mit mei­nem teil­wei­se etwas an­stren­gen­den Le­bens­stil. Es fällt ja nicht an jedem Mor­gen leicht, sich auf­zu­raf­fen und eine Runde lau­fen zu gehen oder an so man­chem Abend das Des­sert weg­zu­las­sen oder kei­nen Al­ko­hol zu trin­ken.

 

Der Er­geb­nis­be­richt ist man­gel­haft

Doch es gibt ein Pro­blem: Men­schen, die mit der Ma­te­rie we­ni­ger gut ver­traut sind als ich, wer­den den Be­richt nicht rich­tig in­ter­pre­tie­ren kön­nen. Es gibt lei­der kei­nen Hin­weis auf die Ge­nau­ig­keit. Nir­gends steht, dass die An­ga­be des bio­lo­gi­schen Al­ters mit einer ge­wis­sen sta­tis­ti­schen Un­si­cher­heit nur für einen Be­reich von plus/minus 2,5 Jah­ren rings um den an­ge­ge­ben Wert gilt. Ich weiß, dass ich laut Test nicht bio­lo­gisch 49 Jahre alt bin, son­dern ir­gend­wo im Be­reich zwi­schen 46,5 und 51,5 Jah­ren. Warum der Testanbieter das Re­sul­tat seinen Kun­den nicht auf diese, sehr viel ehr­li­che­re Art prä­sen­tiert, ver­ste­he ich nicht. Es kann doch kaum sein, dass sie ihre Ziel­grup­pe der­art un­ter­schätzt, dass sie ihr diese Wahr­heit nicht zu­mu­ten möch­te? Im­mer­hin ge­lobt die Firma an die­sem Punkt Bes­se­rung, wie ich auf Nach­fra­ge er­fah­re. Die Er­geb­nis­be­rich­te sol­len dem­nächst über­ar­bei­tet wer­den.

Kaum ernst zu neh­men ist der zwei­te Teil des Er­geb­nis­be­richts. Par­al­lel zur Ab­ga­be der Spei­chel­pro­be soll­te ich auf der Web­sei­te der Firma ein paar Fra­gen zu mei­nem Le­bens­stil be­ant­wor­ten. Aus den Ant­wor­ten kon­stru­ierte diese nun etwas, was mir als „die Ur­sa­chen für Ihr Er­geb­nis“ ver­kauft wird. Das ist haar­scharf un­se­ri­ös, auf jeden Fall frag­wür­dig. Die Ana­ly­se be­schränkt sich auf sehr all­ge­mei­ne An­ga­ben zu den The­men­kom­ple­xen Er­näh­rung, Um­welt und Ge­sund­heit. Für jede Ru­brik wer­den mit Bezug auf meine Ant­wor­ten ein paar ver­meint­lich ne­ga­ti­ve und po­si­ti­ve Ein­flüs­se auf­ge­lis­tet. Hinzu kommt pro Ru­brik ein simp­ler, schein­bar wahl­lo­ser, nicht in­di­vi­dua­li­sier­ter Tipp, wie ich mein Al­te­rungs­tem­po ver­lang­sa­men kann.

Bei der Prä­sen­ta­ti­on der Test­ergeb­nis­se be­steht also noch gro­ßer Nach­hol­be­darf, vor allem an­ge­sichts des hohen Prei­ses von rund 200 Euro . Aber das än­dert nichts daran, dass es sich um ein wich­ti­ges An­ge­bot für all jene Men­schen han­delt, die schon immer eine Ant­wort auf diese un­er­hört kom­ple­xe und per­sön­li­che Frage such­ten: Bin ich wirk­lich so jung, wie ich mich fühle? Bei mir per­sön­lich pas­sen Er­geb­nis und Ge­fühl je­den­falls ganz gut zu­sam­men.

Was aber mache ich nun mit dem Re­sul­tat? Än­dert es mein Leben? Wahr­schein­lich nicht, zumal es ja po­si­tiv ist. Ich bin froh über die jet­zi­ge Si­tua­ti­on. Aber ich weiß auch, dass sich die Um­stän­de je­der­zeit än­dern kön­nen. Und ich weiß, da exis­tiert auch noch die­ser ver­damm­te Fak­tor Zu­fall. Viel­leicht nicht in Sa­chen Ge­sund­heit: Diese ist ein Pro­zess, den ich ein Stück weit sel­ber steu­ern kann. Aber be­stimmt in Sa­chen Krank­heit, die nach mei­nem Ver­ständ­nis nicht das Ge­gen­teil oder die Ab­we­sen­heit von Ge­sund­heit ist, wie es viele Me­di­zi­ner be­haup­ten.

Ich werde wei­ter hart daran ar­bei­ten, den Ge­sund­heits­pro­zess in die rich­ti­ge Rich­tung zu len­ken. Ich bin ja nun be­stä­tigt darin, dass ich so mein Al­tern brem­se. Damit ver­rin­ge­re ich auch die Wahr­schein­lich­keit, mit der das zu­fäl­li­ge Er­eig­nis Krank­heit auf­tritt. Soll­te mir das wei­ter­hin ge­lin­gen, dann feie­re ich mei­nen sech­zigs­ten Ge­burts­tag auch noch nicht in sechs Jah­ren – son­dern erst in elf.

Peter Spork

 

Quel­len und Links: 

Erste Stu­die zur epi­ge­ne­ti­schen Uhr: Sven Bock­landt et al.: Epi­ge­ne­tic pre­dic­tor of age. PLoS One 6, 22.06. 2011, S. e14821.

Epi­ge­ne­ti­sche Uhr von Steve Hor­vath (Hor­vat­hs Uhr). S. Hor­vath: DNA me­thy­la­ti­on age of human tis­su­es and cell types, Ge­no­me Bio­lo­gy 14, 21.10.2013.

Fraunhofer-​Institut für Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie und An­ge­wand­te Öko­lo­gie IME.

Mel­dung im News­let­ter Epi­ge­ne­tik mit Link zum Per­so­nal Ge­no­mes Pro­ject.

Stu­die zum Ein­fluss des Me­di­tie­rens auf das Al­te­rungs­tem­po: Ra­phaël­le Chaix et al.: Epi­ge­ne­tic clock ana­ly­sis in long-​term me­di­ta­tors. Psy­cho­neu­ro­en­docri­no­lo­gy 85, No­vem­ber 2017.

Infos zum Buch Ge­sund­heit ist kein Zu­fall von Peter Spork, DVA 2017, Pan­the­on 2019.

 

Dieser Beitrag ist zuerst am 18.03.2019 bei RiffReporter im Projekt Erbe&Umwelt erschienen und  für diese Webseite in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen:  www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/ .

 

Und möchte ich das überhaupt wissen? Ein neuer epigenetischer Test kann das biologische Alter von Menschen erstaunlich genau bestimmen. Über einen Selbstversuch und seinen wissenschaftlichen Hintergrund.

 

Vor fast vier Jahren feierte ich meinen fünfzigsten Geburtstag. Es war ein tolles Fest, ein wunderbarer Tag, viele Freunde und Familienmitglieder freuten sich mit mir. Ich war glücklich und zufrieden, wähnte ich mich doch im besten Alter und konnte gleichzeitig bereits auf ein halbwegs erfülltes Leben zurückblicken. Doch unlängst kamen mir Zweifel. Was wäre, wenn mein kalendarisches Alter vom biologischen abweicht? Vielleicht bin ich viel älter als ich sein sollte? Vielleicht aber auch jünger? Wer weiß das schon.

Diese Fragen interessieren viele Menschen meines Alters nicht etwa aus Eitelkeit, sondern weil sie sich gleich zwei Antworten auf einmal erhoffen, die im sechsten Lebensjahrzehnt allmählich essenziell werden: Habe ich im bisherigen Leben für meine Gesundheit manches richtig gemacht? Und: Wie lange habe ich vermutlich noch zu leben?

 

Neuer Test zur Altersbestimmung

Seit Herbst 2018 gibt es einen Test, der einem diese Fragen ein Stück weit beantworten will. Er kann das biologische Alter laut Angaben der Hersteller auf plus/minus 2,5 Jahre genau berechnen. Das wäre erstaunlich gut und überträfe alle bisherigen Methoden zur Altersbestimmung von Menschen – vor allem auch die zuletzt in Studien meist benutzte Messung der Länge der Telomere, also der molekularbiologischen Schutzkappen an den Enden unserer Chromosomen.

Der neue Test verrät uns letztlich, wie rasch wir im Laufe des bisherigen Lebens gealtert sind und vermutlich weiter altern werden. Sind wir dabei schneller als der Durchschnitt, ist unser biologisches Alter höher als das kalendarische und unsere Lebenserwartung ist vermindert. Altern wir aber langsamer, sind wir eigentlich jünger als im Pass steht und dürfen darauf hoffen, mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit besonders lang zu leben. 

Aber der Reihe nach, denn wie es zu diesem Test kam, ist eine lange Geschichte. Und es ist eine Erfolgsgeschichte. Denn sie handelt von einem völlig neuen wissenschaftlichen Ansatz, der die biomedizinische und psychologische Forschung verändern wird.

 

Erster Algorithmus zur Altersfeststellung

Die Geschichte des neuen Tests beginnt im Jahr 2011 mit einer Veröffentlichung von Forschern  der University of California. Sie stellen darin einen Algorithmus vor, der das Muster bestimmter epigenetischer Veränderungen am Erbgutmolekül DNA von Zellen aus einer simplen Speichelprobe benutzt, um das Alter des zugehörigen Menschen zu bestimmen. Die Methode eigne sich für kriminaltechnische Untersuchungen, wenn man zum Beispiel das Alter eines Täters oder eines Opfers nicht kenne, schreiben die Autoren. Außerdem helfe das Verfahren vielleicht, das Risiko eines Menschen für altersbedingte Krankheiten besser abzuschätzen.

Aber was haben die Kalifornier genau untersucht? Was sind überhaupt epigenetische Strukturen? Im Laufe unseres Lebens lagern Enzyme mehr oder weniger systematisch kleine chemische Gruppen aus einem Kohlenstoff-​ und drei Wasserstoffatomen an die DNA an. Diese Methylgruppen binden immer nur an eine der vier Basen der DNA, Cytosin genannt. Man nennt das Ganze dann DNA-​Methylierung, und es hat eine wichtige biologische Funktion. Denn das Muster der DNA-​Methylierungen in einer Zelle entscheidet gemeinsam mit anderen epigenetischen Markierungen darüber, welche ihrer rund 23.000 Gene die Zelle benutzen kann und welche nicht. 

 

Forscher entwickeln Formel zur Bestimmung des Alters

Epigenetische Markierungen greifen den Forschungen zufolge in die Regulation der Gene ein, nicht aber in die Gene selbst. Sie sind deshalb auch nicht starr, wie die DNA, die die Baupläne für Proteine codiert, sondern potenziell reversibel. Dadurch können sich Lebewesen oft erstaunlich gut und flexibel an schwankende Umweltbedingungen anpassen. Sie bauen die Epigenome in ihren Zellen um und wandeln so ihren Zellstoffwechsel, ohne die eigentliche Erbsubstanz - die DNA - verändern zu müssen.

Die DNA-Methylierung verändert sich natürlich nicht nur als Reaktion auf Umwelteinflüsse oder den Lebensstil. Manchmal wandelt sie sich auch zufällig. Vor allem aber verändert sie sich ein Stück weit ganz systematisch im Laufe des Lebens. Das muss so sein, denn auf diesem Wege regelt die Epigenetik die biologische Entwicklung eines Lebewesens aus der befruchteten Eizelle bis hin zum erwachsenen Menschen mit seinen rund 300 Gewebe-Typen und 30 Billionen Körperzellen. Und womöglich geht diese Entwicklung weiter bis ins hohe Alter. 

Genau deshalb, weil sich unser DNA-Methylierungsmuster teils systematisch mit dem Al­tern wan­delt, wur­den die For­scher aus Ka­li­for­ni­en fün­dig. In ihrer ers­ten Stu­die füt­ter­ten sie ihre Com­pu­ter mit Daten über die Epi­ge­no­me ei­ni­ger Per­so­nen, deren ka­len­da­ri­sches Alter sie kann­ten. Zu­nächst ana­ly­sier­ten sie 34 Paare ein­ei­iger Zwil­lin­ge, da­nach noch 60 ge­wöhn­li­che Men­schen. Schlie­ß­lich fil­ter­ten ihre Re­chen­ma­schi­nen aus dem chao­tisch an­mu­ten­den Wust von In­for­ma­tio­nen ein paar Stel­len am Erb­gut her­aus, wo es sich of­fen­bar lohn­te, etwas ge­nau­er hin­zu­schau­en, ob dort Me­thyl­grup­pen an­ge­la­gert sind oder nicht. Schlie­ß­lich ent­wi­ckel­ten die For­scher eine For­mel, die ihnen half, aus dem epi­ge­ne­ti­schen Mus­ter die­ser Stel­len das Alter eines Men­schen ab­zu­lei­ten.

Da es sich dabei um den Durch­schnitts­wert vie­ler Men­schen han­delt, ent­spricht das bio­lo­gi­sche dem ka­len­da­ri­schen Alter. So ist das bio­lo­gi­sche Alter schlie­ß­lich de­fi­niert: Es ist der na­tür­li­che Zu­stand, der jenem eines durch­schnitt­li­chen Men­schen glei­chen Al­ters ent­spricht. Wen­det man den Test aber auf eine ein­zel­ne Per­son an, spie­gelt das Re­sul­tat nur deren bio­lo­gi­sches Alter. Weil die­ses bei ge­sun­den Men­schen aber immer in der Nähe des tat­säch­li­chen Al­ters liegt, wer­den sol­che Tests in­zwi­schen tat­säch­lich kri­mi­no­lo­gisch ein­ge­setzt.

 

Horvaths Uhr

Da­mals im Jahr 2011, bei Ver­öf­fent­li­chung des ers­ten Tests, waren die Pro­banden­grup­pe klein und das Ver­fah­ren recht un­ge­nau. Rein rech­ne­risch konn­te man die Zu­ver­läs­sig­keit auf einen Be­reich von fünf Jah­ren über und unter den tat­säch­li­chen Al­ters­an­ga­ben be­gren­zen. Doch nur zwei Jahre spä­ter, am 21. Ok­to­ber 2013, ver­öf­fent­lich­te der  Bio­sta­tis­ti­ker Steve Hor­vath, im Fach­blatt  Ge­no­me Bio­lo­gy  einen Al­go­rith­mus, der mitt­ler­wei­le als Hor­vat­hs Uhr oder auch als epi­ge­ne­ti­sche Uhr, be­rühmt ge­wor­den ist.

Hor­vath hatte das Me­thy­lie­rungs­mus­ter von 8.000 Men­schen er­fasst und schlie­ß­lich 353 Stel­len ein­krei­sen kön­nen, deren „Me­thy­lie­rungs­sta­tus“ – also die Ant­wort auf die Frage: Me­thyl­grup­pe an­ge­la­gert oder nicht? – den Al­go­rith­mus zur Be­rech­nung des Al­ters immer wei­ter ver­fei­ner­te. Eine Ana­ly­se all die­ser 353 DNA-​Stellen ge­mein­sam er­fasst das bio­lo­gi­sche Alter eines Men­schen auf plus/minus 3,6 Jahre genau. Das war da­mals eine Sen­sa­ti­on.

Fast noch wich­ti­ger als der ei­gent­li­che Test ist der Um­stand, dass Hor­vath seine Me­tho­den und Re­sul­ta­te voll­stän­dig öf­fent­lich mach­te. Seit­dem ar­bei­ten Wis­sen­schaft­ler*innen über­all auf der Welt daran, die Me­tho­dik wei­ter zu ver­fei­nern. Ein noch ge­naue­rer und preis­güns­ti­ge­rer Test auf das bio­lo­gi­sche Alter würde viele Men­schen aber auch Wis­sen­schaft­ler und Me­di­zi­ner in­ter­es­sie­ren. Es geht in­zwi­schen um viel Geld. Und das be­hin­dert den wis­sen­schaft­li­chen Aus­tausch na­tür­lich auch. Denn es wer­den Fir­men ge­grün­det, Pa­tent­schrif­ten vor­be­rei­tet, doch so­lan­ge nichts pa­ten­tiert ist, wird auch alles ge­heim ge­hal­ten. 

 

Fraunhofer-​Institut entwickelt ver­bes­ser­ten Test

Ein Schweriner Diagnostik-Unternehmen und Ex­per­ten des Fraunhofer-​Instituts für Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie und An­ge­wand­te Öko­lo­gie in Ham­burg  entwickelten ein ei­ge­nes, op­ti­mier­tes Ver­fah­ren, das auf den Ideen Hor­vat­hs zwar auf­baut, aber neue­re Daten und ei­ge­ne Al­go­rith­men zu­grun­de legt. Seit Ende 2018 ist nun der Ge­ne­tic Age Test er­hält­lich. Es ist zu­min­dest hier­zu­lan­de der erste öf­fent­lich zu­gäng­li­che Test die­ser Art.  Wer diesen nutzen möchte, kann kostenpflichtig eine Speichelprobe einsenden und erhält drei bis vier Wochen später einen Ergebnisbericht. Die Daten wer­den auch für das La­bor­per­so­nal ver­schlüs­selt, an­geb­lich bes­tens ge­schützt und sie wer­den nicht an Drit­te wei­ter­ge­ge­ben. Auch am Fraunhofer-​Institut selbst darf mit ihnen nicht ge­forscht wer­den.

Der Test verwendet mit dem Alter assoziierte epigenetische Markierungen, von denen drei Vier­tel noch nicht von Horvath be­schrie­ben wor­den sind. Dar­un­ter seien „auch we­sent­lich re­le­van­te­re“ ge­we­sen. Schlie­ß­lich habe man einen Al­go­rith­mus ent­wi­ckelt, der zwar nur 140 die­ser Stel­len aus­wer­tet, aber das Alter prä­zi­ser vor­her­sa­gen kann als Hor­vat­hs Uhr: auf plus/minus 2,5 Jahre genau.

She­raz Gul vom Fraunhofer-​Institut, der die Spei­chel­pro­ben mit sei­nem Team aus­wer­tet, erklärt, dass man  sehr viele öf­fent­lich zu­gäng­li­che epi­ge­ne­ti­sche Daten durch­fors­te und das Mo­dell und die Al­go­rith­men ste­tig op­ti­mie­re. „Schon bald wer­den wir noch viel prä­zi­se­re Vor­her­sa­gen tref­fen kön­nen“, so Gul. Gleich­zei­tig wür­den Auf­wand und Kos­ten sin­ken.

Zu­nächst geht es aber auch hier, beim Ge­ne­tic Age Test, darum, ein Pa­tent an­zu­mel­den. Erst dann wer­den die Er­kennt­nis­se unter Um­stän­den pu­bli­ziert. Vor­erst kön­nen wir die An­ga­ben der Test-​Entwickler also nur glau­ben. Da die zu­grun­de lie­gen­de Me­tho­de von Steve Hor­vath aber schon gut be­schrie­ben wurde, wis­sen­schaft­lich so­li­de er­scheint und zu­min­dest in Tier­ver­su­chen von vie­len For­schern auf der Welt schon mehr­fach re­pro­du­ziert wer­den konn­te, er­schei­nen die An­ga­ben aus dem Fraunhofer-​Institut durch­aus ver­trau­ens­wür­dig. 

 

Auch die Wis­sen­schaft pro­fi­tiert

Schon heute pro­fi­tiert die Wis­sen­schaft von dem neuen Test aus Ham­burg und Schwe­rin. „Es gibt ein Pro­jekt in der Fraunhofer-​Gesellschaft, in dem wir uns ge­nau­er an­schau­en, wel­che Gene jene epi­ge­ne­ti­schen Mar­ker re­gu­lie­ren, die be­son­ders stark mit der Al­te­rung kor­re­liert sind“, sagt She­raz Gul. Dann suche man in Da­ten­ban­ken nach Sub­stan­zen, die die epi­ge­ne­ti­schen Ver­än­de­run­gen an die­sen Stel­len auf­hal­ten oder brem­sen wür­den. Auch wenn der Test keine kau­sa­len Zu­sam­men­hän­ge misst, so ist es nicht un­wahr­schein­lich, dass die mehr oder we­ni­ger star­ke Ak­ti­vi­tät zu­min­dest man­cher die­ser Gene das Al­tern ver­än­dert. In die in­vol­vier­ten Stoff­wech­sel­pro­zes­se könn­ten des­halb auch zu­künf­ti­ge Anti-​Aging-Substanzen oder Me­di­ka­men­te gegen Al­ters­krank­hei­ten ein­grei­fen.

Rund um den Glo­bus wird auch die von Steve Hor­vath ent­wi­ckel­te erste epi­ge­ne­ti­sche Uhr in­zwi­schen von vie­len Ar­beits­grup­pen ein­ge­setzt, um zu mes­sen, wel­chen Ein­fluss be­stimm­te Le­bens­stil­fak­to­ren auf die Ge­schwin­dig­keit un­se­res Al­terns haben. Eine viel be­ach­te­te, wegen ihrer ge­rin­gen Größe al­ler­dings nicht allzu aus­sa­ge­kräf­ti­ge Stu­die zeigt, in wel­che Rich­tung diese For­schung geht: Ra­phaël­le Chaix und Kol­le­gen fan­den Hin­wei­se, dass Men­schen, die re­gel­mä­ßig me­di­tie­ren, zu­min­dest im hö­he­ren Alter etwas lang­sa­mer al­tern als nicht me­di­tie­ren­de Men­schen. Au­ßer­dem wer­den die Me­di­tie­ren­den of­fen­bar umso lang­sa­mer älter, je län­ger sie die Tech­nik be­reits aus­üben.

Fortsetzung folgt

Peter Spork

 

Quel­len und Links: 

Erste Stu­die zur epi­ge­ne­ti­schen Uhr: Sven Bock­landt et al.: Epi­ge­ne­tic pre­dic­tor of age. PLoS One 6, 22.06. 2011, S. e14821.

Epi­ge­ne­ti­sche Uhr von Steve Hor­vath (Hor­vat­hs Uhr). S. Hor­vath: DNA me­thy­la­ti­on age of human tis­su­es and cell types, Ge­no­me Bio­lo­gy 14, 21.10.2013.

Fraunhofer-​Institut für Mo­le­ku­lar­bio­lo­gie und An­ge­wand­te Öko­lo­gie IME.

Mel­dung im News­let­ter Epi­ge­ne­tik mit Link zum Per­so­nal Ge­no­mes Pro­ject.

Stu­die zum Ein­fluss des Me­di­tie­rens auf das Al­te­rungs­tem­po: Ra­phaël­le Chaix et al.: Epi­ge­ne­tic clock ana­ly­sis in long-​term me­di­ta­tors. Psy­cho­neu­ro­en­docri­no­lo­gy 85, No­vem­ber 2017.

Infos zum Buch Ge­sund­heit ist kein Zu­fall von Peter Spork, DVA 2017, Pan­the­on 2019.

 

Dieser Beitrag ist zuerst am 18.03.2019 bei RiffReporter im Projekt Erbe&Umwelt erschienen und  für diese Webseite in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen:  www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/ .

Menschen, die ihr Leben lang aktiv waren und viel Sport gemacht haben, werden im Alter seltener und später krank. Weshalb ist das so? Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass Menschen, die regelmäßig Sport treiben, epigenetisch in ein anderes Programm wechseln. Das hält sie länger jung. Und es verringert die Gefahr für eine Reihe so genannter Alters- und Zivilisationskrankheiten.

 

Sechs Monate Sport verändern Fett- und Muskelzellen

Dafür spricht nicht nur eine neue dänisch-US-amerikanische Studie. Schon im Jahr 2013 zeigte ein anderes schwedisches Forscher*innenteam von der Universität Lund, dass ein sechsmonatiges Sportprogramm die Epigenetik von Fettzellen grundlegend umbaut. Die Schweden verordneten 23 unsportlichen Männern ein sechsmonatiges Trainingsprogramm. Dann verglichen sie epigenetische Schalter in Fettzellen, die vor und nach dem Zeitraum entnommen worden waren. Ein Unterschied fand sich an 7.663 Genen, darunter 18, deren Aktivität bekanntermaßen das Übergewichtsrisiko beeinflusst und 21, die schon länger mit Typ-2-Diabetes in Verbindung gebracht werden.

Die eleganteste und inzwischen auch bekannteste aller Untersuchungen dieser Art ist aber jene von Maléne Lindholm und Kolleg*innen. Wie die neueste Studie wurde auch sie am Stockholmer Karolinska-Institut durchgeführt. Eine Hauptrolle spielen hier ein paar eigenartige Trainingsfahrräder. Erneut waren es 23 untrainierte Probanden, dieses Mal aber junge Frauen und Männer, die ganz im Dienst der Wissenschaft auf diesen Ergometern drei Monate lang ihre Beinmuskulatur stärkten. Das Besondere: Die Geräte hatten nur eine Kurbel. Die angehenden Sportler*innen, die immerhin vier Mal pro Woche eine Dreiviertelstunde auf den Ergometern schwitzten, radelten einbeinig. Welches Bein sie trainierten, war zuvor ausgelost worden. Das andere blieb ungeübt.

Das Training blieb natürlich nicht ohne Effekt. Die Muskulatur am trainierten Bein veränderte sich rein äußerlich, und auch der Stoffwechsel von Zellen an diesem Bein stellte sich um. Verantwortlich waren auch hier epigenetische Strukturen, die für neue Genaktivierbarkeitsmuster in den Zellen sorgten. Das heißt, der Satz an Genen, der den Zellen zur Verfügung stand, hatte sich gewandelt. Dadurch verwandelten sich sozusagen einst schlappe, untrainierte Muskelfasern in Kraft und Energie strotzende, effizient arbeitende Bündel, wie man sie von umfassend trainierten Athleten kennt. 

 

Radeln mit einem Bein – für die Wissenschaft

Was die Studie berühmt machte, war der Einsatz der einkurbeligen Ergometer. Sie sorgen für eine statistisch saubere und wenig fehleranfällige Art der Ergebniskontrolle. Die Effekte zeigten sich, wie bereits erwähnt, nur in den trainierten Beinen. Die Epigenetik der untrainierten Beine, obgleich selbstverständlich genetisch identisch und allen Umwelteinflüssen außer dem Training in gleichem Maße ausgesetzt, blieb praktisch unverändert.

Im Detail entdeckten Lindholm und ihr Team an knapp 5.000 Stellen des Erbguts Unterschiede zwischen dem trainierten und dem untrainierten Zustand. Der DNA-Code war natürlich unbeeinflusst. Aber seine epigenetische Gebrauchsanweisung hatte sich umgekrempelt. Die Forscher schauten sich schließlich die 800 deutlichsten systematischen Veränderungen genauer an. Besonders häufig betraf die Umprogrammierung so genannte Verstärker-Elemente, die die Aktivierbarkeit benachbarter Gene und Gen-Gruppen verbessern. 

Kein Wunder, dass sich in den Zellen der Einbein-Fahrradfahrer auch die Gen-Aktivität gewandelt hatte. Der Zellstoffwechsel war ein anderer geworden. Das erklärt natürlich auch, warum das dreimonatige Training den Probanden einen völlig anderen Fitnesszustand verpasst hatte. Exakt 4.076 Gene wurden im Muskel des trainierten Beins mehr oder weniger stark abgelesen als im untrainierten Bein oder im gleichen Bein vor dem Training. Das ist immerhin ein knappes Fünftel aller Gene, die wir Menschen überhaupt besitzen. Selbstverständlich waren darunter auch einige, von denen man längst wusste, dass sie wichtig für die Leistungsfähigkeit und Belastbarkeit der Muskelzellen sind - aber auch eine Menge weniger gut untersuchter Gene, deren Funktion man noch nicht so genau kennt.

Nun fütterten die Forscher*innen ihre Computer mit den Daten und berechneten, welche Netzwerke jene Gene miteinander knüpften, deren Aktivierbarkeit das Training verändert hatte. Dabei zeigte sich: Gemeinsam kümmern sie sich um Dinge wie den Muskelfaseraufbau, den Zell-Energiehaushalt, den Kohlenhydratstoffwechsel oder die Bildung von Fettgewebe, das als Energiespeicher dient. Maléne Lindholm war entsprechend begeistert: „Mit so etwas einfachem wie Sport können wir so viele verschiedene Gene für unsere Gesundheit aktivieren.“ 

 

Alle Studien zeigen: Sport wirkt!

Was damals natürlich auch eine Menge Skeptiker auf den Plan rief, ist nun dank der neuen Daten einmal mehr bestätigt worden. Auch wenn die Aussagekraft jeder einzelnen dieser mittlerweile recht zahlreichen Studien überschaubar bleibt, so bestätigen sie das zugrunde liegende Prinzip doch immer wieder: Sport wirkt. Und vermutlich wirkt er auch deshalb, weil er unsere Epigenetik verändert.

Mir persönlich reicht das ehrlich gesagt bereits als Motivation: Ich mache jetzt eine Arbeitspause und gehe erstmal laufen.

Peter Spork

 

Quellen und Buchtipp:

Die neue Studie in Scientific Reports: M. Reza Sailani et al.: Lifelong physical activity is associated with promoter hypomethylation of genes involved in metabolism, myogenesis, contractile properties and oxidative stress resistance in aged human skeletal muscle. Scientific Reports 9, 01.03.2019, Nr. 3272.

Studie zum Einfluss eines sechsmonatigen Sportprogramms auf die Epigenetik von Fettzellen: Tina Rönn et al.: A six months exercise intervention influences the genome-wide DNA methylation pattern in human adipose tissue. PLOS Genetics 9, 27.06.2013, e1003572.

Studie mit den „einbeinigen Radlern“: Newsletter Epigenetik 01/2015.

Peter Sporks Buch zum Thema: Gesundheit ist kein Zufall. Wie das Leben unsere Gene prägt. DVA 2017 / Pantheon 2019.

 

Dieser Beitrag ist am 17.04.2019 zuerst bei RiffReporter im Projekt Erbe & Umwelt erschienen und  für diese Webseite in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen: www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/.

 

Heute schon gelaufen? Oder wenigstens mit dem Fahrrad zur Arbeit gefahren? Wenn nicht, sollten Sie sich für den Abend vielleicht noch schnell mit Freunden zum Kicken im Park verabreden oder ins Fitness-Studio gehen. Laut Statistik werden Menschen, die ihr Leben lang aktiv waren und viel Sport gemacht haben, im Alter seltener und später krank. Ihr Risiko für Stoffwechselstörungen wie Typ-2-Diabetes oder Herz-Kreislauf-Leiden ist deutlich kleiner. Selbst vor Altersdemenz scheint regelmäßiger Sport ein Stück weit zu schützen. Er hält uns vermutlich einfach länger jung. All das ist längst bekannt und konnte in vielen großen epidemiologischen Studien immer wieder bestätigt werden. Nicht umsonst empfiehlt so gut wie jedes Präventionsprogramm neben einer ausgewogenen Ernährung und ausreichend Schlaf vor allem: Sport, Sport, Sport.

Sehr viel weniger konnte die Wissenschaft bisher jedoch darüber herausfinden, wie es dem täglichen Schinden und Überwinden überhaupt gelingt, uns widerstandsfähiger zu machen. Welche molekularbiologischen Prozesse stößt es an, wenn ich immer wieder meine zehn Kilometer-Runde laufe, in die Pedale trete, Gewichte stemme oder mich beim Fußball verausgabe? Was passiert in meinem tiefsten Innersten, in den Kernen meiner 37 Billionen Zellen, in denen mein Zellstoffwechsel gesteuert wird?

 

Sport aktiviert epigenetisches Programm

In einigen Untersuchungen messen Forscher mit Hilfe moderner Apparate, welche Gene in bestimmten Zellen aktiv sind. Die Forscher messen aber auch, welche Aufgaben die Zellen gerade erfüllen, indem sie bestimmte Proteine auslesen und herausfinden, in welchem epigenetischen Programm sich die Zellen zur Zeit befinden. Epigenetische Programme legen fest, welche Gene die Zelle überhaupt benutzen kann und welche nicht – in welchem Modus sie sozusagen arbeitet.

Wissenschaftlern aus Dänemark und den USA gelang es, die schwarze Box zwischen Sport und Alterung genau an diesem Punkt ein wenig heller auszuleuchten.

Die neue Studie ist die aktuellste in einer Reihe gut gemachter und clever angelegter Untersuchungen. Sie haben zwar sämtlich geringe Probandenzahlen, aber erlauben ähnliche Schlussfolgerungen: Menschen, die regelmäßig Sport treiben, wechseln epigenetisch in ein anderes Programm. Das hält sie länger jung. Und es verringert die Gefahr für eine Reihe so genannter Alters- und Zivilisationskrankheiten.

 

16 Männer im Alter zwischen 60 und 65 Jahren wurden untersucht

Die Autorin der Studie, Brigitte Regenberg, Biologin an der Universität Kopenhagen, betrachtete mit ihrem Team  Muskelzellen von 16 Männern im Alter zwischen 60 und 65 Jahren. Die Personen waren ähnlich schwer und groß, aber die eine Hälfte war immer schon Bewegungsmuffel gewesen, während die andere zeitlebens Sport getrieben hatte.

Der Vergleich des Gewebes in den kleinen Stanzproben zeigte überdeutlich, welche Spuren der jeweilige Lebensstil in den Muskeln der Menschen hinterlassen hatte. An 714 Abschnitten des Erbguts, die die Aktivität benachbarter Gene steuern – so genannten Promotoren – entdeckten die Forscher epigenetische Abweichungen: Bei den Unsportlichen waren diese Promotoren signifikant stärker verändert. 

 

Die Veränderungen schützen vor Diabetes und oxidativem Stress

Unter den Genen, die bei den Sportmuffeln epigenetisch anders reguliert werden als bei den bewegungsfreudigen Menschen, enthalten einige den Bauplan für Enzyme, die die Empfindlichkeit für das Hormon Insulin erhöhen oder in den Zuckerstoffwechsel eingreifen. Beides dürfte ein Stück weit vor Diabetes schützen. Andere leichter aktivierbare und dadurch auch häufiger aktivierte Gene helfen den Zellen im Kampf gegen schädlichen oxidativen Stress, der vor allem bei starken Belastungen entsteht. Oder sie fördern den Muskelaufbau, was zum Beispiel erklären könnte, wieso Menschen, die immer schon viel Sport getrieben haben, ihre Muskeln auch im Alter schneller und effektiver reaktivieren können.

„Zusammenfassend präsentieren wir in unserer Studie eine Gen-Signatur von 745 Genen, die zumindest in der Muskulatur älterer Männer durch deren lebenslange physische Aktivität epigenetisch reguliert wurden“, schreiben die Autor*innen. Anders ausgedrückt belauschen Regenberg und Co exakt das, was der bekannte, in Boston forschende deutschstämmige Stammzellforscher Rudolf Jaenisch schon vor Jahren als „das Gespräch zwischen Erbe und Umwelt“ bezeichnet hat: das permanente, unentwirrbare Wechselspiel zwischen äußeren Einflüssen und Lebensstilfaktoren und der Epigenetik.

Die Umwelt – in diesem Fall der Sport – zwingt den Zellstoffwechsel zu einer Reaktion, worauf die Zelle epigenetisch antwortet und ihr Genaktivierbarkeitsmuster verändert. Dadurch kann sie in Zukunft besser auf ähnliche Umweltreize reagieren. 

Eine weitere Studie von Forscher*innen am schwedischen Karolinska-Institut im Jahr 2012 zeigte, dass kurzfristige Einflüsse wie Sport oder Stress unsere Zellen vermutlich nicht dauerhaft umprogrammieren. Halten die Reize aber länger an und kehren sie zudem häufig zurück, scheinen die Zellen ihre epigenetischen Veränderungen irgendwann „regelrecht einzufrieren“, wie es der Basler Epigenetiker Renato Paro formuliert. 

Fortsetzung folgt

Peter Spork

 

Quellen und Buchtipp:

Die neue Studie in Scientific Reports: M. Reza Sailani et al.: Lifelong physical activity is associated with promoter hypomethylation of genes involved in metabolism, myogenesis, contractile properties and oxidative stress resistance in aged human skeletal muscle. Scientific Reports 9, 01.03.2019, Nr. 3272.

Ergometer-Studie zur raschen Veränderung der Epigenetik in Muskelzellen: Romain Barrès et al.: Acute exercise remodels promoter methyltion in human skeletal muscle. Cell Metabolism 15, 07.03.2012, S. 405 – 411.

Studie zum kurzfristigen Einfluss von Stress auf die Epigenetik von Blutzellen: Eva Unternaehrer et al.: Dynamic changes in DNA methylation of stress-associated genes (OXTR, BDNF) after acute psychosocial stress. Translational Psychiatry 2, 14.08.2012, e150, doi: 10.1038/tp.2012.77.

Peter Sporks Buch zum Thema: Gesundheit ist kein Zufall. Wie das Leben unsere Gene prägt. DVA 2017 / Pantheon 2019.

 

Dieser Beitrag ist am 17.04.2019 zuerst bei RiffReporter im Projekt Erbe & Umwelt erschienen und  für diese Webseite in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen: www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/.

Seit 2013 können Epigenetiker mit Hilfe einer chemischen Analyse (Analyse des Methylierungsgrades bestimmter Stellen der DNA) das biologische Alter eines Menschen auf 3,6 Jahre genau bestimmen. Diese „epigenetische Uhr“ wird nach ihrem Entwickler, dem Biostatistiker Steve Horvath auch „Horvaths Uhr“ genannt. Kein Wunder, dass zunehmend Untersuchungen erscheinen, die den Einfluss des Lebensstils auf das biologische Alter und das Alterungstempo von Menschen ermitteln möchten. Dazu gehört auch eine Studie von Raphaëlle Chaix aus Paris und Kollegen. Danach sind Menschen, die regelmäßig meditieren biologisch gesehen zwar im Durchschnitt noch nicht jünger als die Mitglieder einer nie meditierenden Vergleichsgruppe. Im höheren Alter verlangsamt sich aber anders als bei den Nichtmeditierenden ihr Alterungstempo. Außerdem altern die Meditierenden umso langsamer je länger sie die Technik bereits ausüben.

Epigenetik ist wichtig für die Alternsforschung

Gunther Meinlschmidt, Biopsychologe an der Universität Basel findet das Resultat plausibel und relevant, weist aber auf die eher geringe Zahl der Studienteilnehmer hin. Als nächster Schritt sollten deshalb die Studienergebnisse von einer unabhängigen Gruppe an einer größeren Zahl Meditierender überprüft werden. „Die Erforschung psychobiologischer Folgen von Meditation und anderer kontemplativer Praktiken ist nicht nur ‚en Vogue‘; das Thema hat im vorliegenden Fall auch klinische Bedeutung“, verweist Meinlschmidt darauf, dass es um die mögliche Prävention von Alterskrankheiten geht.

Kalorienreduzierte Ernährung = längeres Leben?

Wie wichtig die Epigenetik für die Alternsforschung längst geworden ist, zeigt auch eine Studie mit Mäusen. Oliver Hahn und Kollegen widmen sich einem weiteren potenziell verjüngenden Lebensstil-Faktor: der kalorienreduzierten Ernährung. Dabei isst man grundsätzlich weniger als möglich, vermeidet aber jede Art von Mangelernährung. Die Forscher erfassten nahezu lebenslang das DNA-Methylierungsmuster der Mäuse und verglichen die Resultate zwischen normal ernährten Tieren und solchen, die auf Schmalkost gesetzt waren. Die knapp gehaltenen Tiere lebten dabei nicht nur im Durchschnitt 30 Prozent länger als die anderen, sie alterten auch epigenetisch messbar langsamer. Unter anderem war die Regulation von Genen des Leber-Fettstoffwechsels verändert. Hier könnte eine der Ursachen für die erhöhte Lebenserwartung liegen, schreiben die Forscher.

Noch etwas neuer und deutlich näher am Menschen sind die Resultate einer Gruppe von US-Forschern, die schon seit Jahren Rhesus-Affen begleiten, die kalorienreduziert ernährt werden. Nun ergab eine Epigenom-Analyse: Die Tiere sind im Alter von 22 bis 30 Jahren epigenetisch gesehen bereits sieben Jahre jünger als Vertreter einer normal ernährten Vergleichsgruppe. Außerdem ähneln die typischen altersbedingten Veränderungen der DNA-Methylierung bei den Affen jener bei Mäusen und auch der „Horvaths Uhr“ beim Menschen. Das macht es sehr wahrscheinlich, dass die Resultate übertragbar sind.

Man darf jetzt also gespannt sein, wann die erste Analyse der epigenetischen Uhr solcher Menschen publiziert wird, die Messer und Gabel immer schon dann aus der Hand legen, wenn sie noch ein wenig hungrig sind – und im Anschluss noch ein Ründchen meditieren gehen.

Peter Spork

 

Weitere Informationen finden Sie hier:
Epigenetic clock analysis in long-term meditators
Caloric restriction delays age-related methylation drift

 

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Sie ist kein Zustand. Auch nicht das Gegenteil von Krankheit. Gesundheit ist ein generationenübergreifender Prozess, den wir umso mehr benötigen, je kränker wir sind.

Ist Gesundheit die Abwesenheit von Krankheit? Ist sie vielleicht sogar „ein Zustand kompletten körperlichen, mentalen und sozialen Wohlbefindens“, wie es die Weltgesundheitsorganisation, WHO, definiert? Viele stimmen diesen Gesundheitsbegriffen spontan zu. Doch sind sie wirklich zu Ende gedacht? Möchten wir all jenen, die eine genetische Krankheit geerbt haben, die alt und siech sind oder an chronischen Beschwerden leiden, ihre Gesundheit absprechen? Ist Gesundheit tatsächlich ein nahezu unerreichbares Ziel, für das wir unentwegt Opfer bringen und uns den Zwängen von Medizinchecks und Ratgeberliteratur unterwerfen müssen? Ist Gesundheit wirklich ausgrenzend, einengend, destruktiv?

Natürlich nicht. Zum Beispiel können wir sehr wohl gleichzeitig gesund und krank sein, denn Gesundheit und Krankheit sind keine Gegensätze. Unsere Gesundheit ist gerade dann gefordert, wenn wir krank sind, etwa indem sie uns dabei hilft, eine Infektion zu überwinden, einen Knochenbruch verheilen zu lassen oder eine chronische Krankheit zu ertragen.

 

Gesundheit ist die Fähigkeit, sich anzupassen

Gesundheit ist ein kontinuierlicher Prozess, in dem sich die Zellen unseres Körpers auf ihre Umwelt einstellen und sich im Zusammenspiel mit wechselnden äußeren Herausforderungen verändern. Oder, um es mit den Worten des französischen Arztes und Philosophen Georges Canguilhem auszudrücken: „Gesundheit ist die Fähigkeit, sich anzupassen.“

Die ununterbrochene Anpassung des Stoffwechsels sowie des Nerven- und Immunsystems an die Widrigkeiten und Wohltaten des Alltags, verändert uns in jeder Minute unseres Lebens. Die moderne Molekularbiologie kann seit wenigen Jahren sogar messen, was dabei in den winzig kleinen Kernen unserer 37 Billionen Körperzellen passiert: Dort verändert sich das Erbgut, das die rund 23.000 Bauanleitungen enthält für all die Biomoleküle, die unser Körper erzeugt, um zu leben.

Was bedeutet Epigenetik?

Der Text der Gene – also die eigentlichen Baupläne – bleibt zwar unangetastet. Aber biochemische Strukturen an und neben den Genen werden umgebaut. Sie entscheiden darüber, welche Abschnitte ihres Erbguts eine Zelle benutzen kann und welche nicht. Wie Schalter oder Dimmer regeln diese Strukturen die Aktivierbarkeit der Gene und versetzen die Zellen in unterschiedliche Programme. Solche Erkenntnisse verdanken wir der neuen Wissenschaft der Epigenetik, was man am besten als Zusatz- oder Nebengenetik übersetzt.

Epigenetische Vorgänge sind umkehrbar

Die Muskelzelle eines Sportlers reguliert ihre Gene beispielsweise völlig anders als jene des Stubenhockers. Und die auf Stress reagierenden Zellen eines Menschen, der in frühester Kindheit vernachlässigt wurde und wiederholt schwere Gewalterfahrungen machen musste, arbeiten anders als bei jemandem, der von klein an stabile Bindungen zu liebevollen Bezugspersonen aufbauen durfte und in Geborgenheit groß wurde. Anders als eine genetische Mutation sind die dafür verantwortlichen epigenetischen Veränderungen theoretisch immer umkehrbar. Sie sind eine Art Prägung, kein Schicksal. Darin steckt eine große Chance.

Im Zuge von Wachstum und Entwicklung bestimmt die Epigenetik der Zelle zunächst darüber, ob sie zum Beispiel eine Haut-, Nerven- oder Muskelzelle wird. Doch die biologische Entwicklung hört mit dem Erwachsensein nicht auf. Der Organismus wandelt sich weiter bis ins hohe Alter – permanent neu angeregt durch den Lebensstil und andere Einflüsse aus der Umwelt. Und so haben wir es ein Stück weit selbst in der Hand, wie sich die Zellen unserer Gewebe programmieren.

Gesundheit ist beeinflussbar

Indem wir uns ausgewogen und nicht zu kalorienreich ernähren, nicht rauchen oder übermäßig Alkohol trinken, regelmäßig bewegen, soziale Kontakte pflegen, ausreichend schlafen und gerade in Belastungssituationen auf Entspannungsphasen achten, verringern wir das Risiko für praktisch alle komplexen und häufigen Krankheiten wie Typ-2-Diabetes, Adipositas, Herz-Kreislauf-Leiden, Allergien, Rheuma, psychische Krankheiten aller Art, aber auch Altersleiden wie die Alzheimer`sche Krankheit oder viele Arten von Krebs.

Mit komplexen Krankheiten sind dabei alle Leiden gemeint, die auf eine große Zahl unterschiedlichster Einflussfaktoren zurückgehen. Ob eine solche Krankheit eines Tages auftritt oder nicht, kann sehr oft Produkt reinen Zufalls sein. Die Wahrscheinlichkeit aber, mit der dieses zufällige Ereignis geschieht, ist beeinflussbar. Es ist eine Frage der Gesundheit.

Erbe oder Umwelt?

Aus dem gleichen Grund sind auch die uralten Diskussionen überflüssig, welchen Teil unserer Persönlichkeit und Gesundheit wir dem genetischen Erbe der Eltern verdanken, und welchen ihrer Erziehung und dem Lebensstil. Ist es das Erbe oder die Umwelt, was maßgeblich unsere Intelligenz, unsere Neigung zu Übergewicht oder zu Depressionen verantwortet? Noch immer denken viele Menschen, alle unsere Merkmale verhielten sich wie Erbkrankheiten oder simple äußere Kennzeichen wie Augen- oder Haarfarbe. Solche Eigenschaften sind mehr oder weniger direkt auf Varianten einzelner oder einiger weniger Gene zurückzuführen. Doch die allermeisten menschlichen Eigenschaften sind anders. Bei ihnen versagt der Versuch einer eindimensionalen Ursachen-Aufteilung in Erbe oder Umwelt.

Die wichtigste Botschaft der aktuellen Molekularbiologie lautet also: Unsere komplexen Eigenschaften entstehen immer aus Erbe, Umwelt und Vergangenheit zugleich. Einflüsse aus der Gegenwart, die Prägung aus der Vergangenheit und genetisch gespeicherte Programme machen erst im Zuge des Lebens das aus uns, was wir sind.

Gesundheit ist vererbbar

Aus all diesen Erkenntnissen folgt letztlich sogar eine neue Biologie der Vererbung. Denn es wird immer klarer, dass wir in der Lage sind, unsere im Laufe des Lebens erworbenen Umweltanpassungen und damit auch unsere Gesundheit und Persönlichkeit ein Stück weit zu vererben – völlig unabhängig von den Genen. Das geschieht zum einen während der wichtigen Phase der perinatalen Prägung. In dieser Zeit, die im Mutterleib beginnt und mit etwa einem Lebensjahr endet, bestimmen die Eltern über Umwelt und Lebensstil ihrer Kinder.

Darüber hinaus gibt es immer mehr Hinweise, dass epigenetische Strukturen auch über die Keimbahn, also über Ei- und Samenzellen, weitergegeben werden und den heranwachsenden Keim beeinflussen. Damit vererben wir also nicht nur die Gene sondern auch um-weltabhängige Informationen darüber, wie wir diese Gene regulieren sollen. Eine Sensation!

Vieles spricht also dafür, dass unsere Gesundheit nicht nur das Produkt des eigenen Lebens ist. Sie scheint zusätzlich durch das Leben der Eltern und Großeltern beeinflusst zu sein. Gesundheit ist ein generationenüberschreitendes Projekt. Das heißt allerdings auch, dass eine moderne Präventionspolitik vor allem werdende und gewordene Eltern unterstützen und entlasten sowie deren Kindern helfen sollte. Außerdem gilt es, Armut und soziale Ungleichheit besser zu bekämpfen.

Denn Krankheitsvorsorge für die Gesellschaft von Morgen beginnt in der Kindheit der zukünftigen Eltern und Großeltern. Letztlich geht es darum, möglichst vielen Menschen möglichst gute Chancen auf eine freie und normale biologische Entwicklung zu sichern. Die Gesundheit ist Produkt dieser Entwicklung. Gesundheit ist alles andere als zufällig.

Peter Spork

 

Dieser Beitrag ist zuerst bei RiffReporter im Projekt Erbe&Umwelt erschienen: www.riffreporter.de/erbe-umwelt-peter-spork/ und wurde für diese Webseite in einer autorisierten, leicht gekürzten Version übernommen.

Epigenetik

Unter Epigenetik versteht man ein Fachgebiet der Biologie. Es beschäftigt sich damit, wie Zellen steuern, welche ihrer Gene sie benutzen können und welche nicht. Die Epigenetik beantwortet also auch die Frage, wie weit wir unsere Genaktivität selbst beeinflussen können. Oder anders ausgedrückt: Wie wirken sich unser Lebensstil und unsere Umwelt auf die Entwicklung unserer Zellen aus? Einer der Experten auf diesem Gebiet ist der Wissenschaftsautor Dr. Peter Spork.

Laut Spork spielt die Epigenetik eine grundlegende Rolle für die Gesundheit. Seine Fragen und Antworten darauf gehen uns alle an: „Wie weit haben wir unsere eigene Gesundheit und die unserer Nachkommen selbst in der Hand? Unsere Gesundheit und unsere Persönlichkeit sind ein untrennbares Produkt aus Erbe, Umwelt und Vergangenheit. Wenn wir Menschen Computer wären, dann bildeten unsere Gene die Hardware. Aber natürlich müsste es auch eine Software geben – und die entschlüsseln seit ein paar Jahren die Epigenetiker. Sie erforschen Elemente an unserem Erbgut, die es programmieren, die ihm sagen, welches Gen benutzt werden soll und welches nicht.“ *)

 

Dr. rer. nat. Peter Spork

Dr. Peter Spork, geboren 1965 in Frankfurt am Main, studierte in Marburg und Hamburg Biologie, Anthropologie und Psychologie und promovierte im Bereich der Neurobiologie/Biokybernetik am Zoologischen Institut in Hamburg.

Zu seinen veröffentlichten Sachbüchern zählen die Bestseller Gesundheit ist kein Zufall und Der zweite Code sowie Das Schlafbuch.

Weitere Informationen finden Sie unter www.peter-spork.de .

*) Quelle: http://www.peter-spork.de/5-0-Vortraege-Lesungen.html